偏振光子的大氣傳輸入光子與腔-量子點(diǎn)的相互作用.pdf

1、近年來(lái),建立在量子力學(xué)基本原理和信息科學(xué)基礎(chǔ)上的量子信息受到了人們的極大關(guān)注。作為量子信息的重要分支,量子通信以量子態(tài)為信息載體,克服了傳統(tǒng)密碼術(shù)的安全隱患,在理論上是“絕對(duì)安全”的。由于自由空間量子密鑰傳輸對(duì)將來(lái)利用衛(wèi)星構(gòu)建全球量子保密通信網(wǎng)具有重要意義,所以研究攜帶密鑰信息的光子在自由空間中傳輸時(shí)如何受到大氣信道的影響是十分必要的。此外,構(gòu)建大規(guī)模的量子通信網(wǎng)絡(luò)時(shí),各種量子模塊需要通過(guò)量子接口連接以增加其可擴(kuò)展性。腔.量子點(diǎn)系統(tǒng)是一

2、種有效的量子接口,其中的固態(tài)量子比特適合做儲(chǔ)存比特,而光子適合做飛行量子比特。研究靜態(tài)的固態(tài)比特和動(dòng)態(tài)的光子比特之間的相互作用也是量子通信研究中的內(nèi)容之一。
　　 基于此,本文進(jìn)行了以下兩個(gè)方面的工作:1)研究自由空間中偏振光子的散射傳輸特性；2)研究單光子與腔-量子點(diǎn)相互作用的動(dòng)力學(xué)演化過(guò)程。
　　 第一項(xiàng)研究中,根據(jù)Mie散射理論和矢量輻射傳輸理論,以MonteCarlo方法作為主要手段,對(duì)偏振光在大氣中的傳輸過(guò)程進(jìn)

3、行了數(shù)值模擬。首先在單次散射模型基礎(chǔ)上,研究了偏振光多次散射矢量傳輸模型,然后將大氣視作分層介質(zhì),提出了“虛粒子”的概念,形成了偏振光子的多層大氣散射模型。通過(guò)編程模擬,得出了單次散射對(duì)光偏振度的影響、散射相函數(shù)、散射光子坐標(biāo)統(tǒng)計(jì)、偏振光散射Mueller矩陣層析圖樣以及偏振光Stokes矢量在不同大氣能見(jiàn)度、不同傳輸高度等條件下的變化規(guī)律,表明這些模型可以清晰地揭示在各種大氣傳輸過(guò)程中光子偏振態(tài)的變化及其規(guī)律。
　　 第二項(xiàng)研